超詳細的JVM反射原理技術點總結哦~
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- 2020-10-10 17:20:142319瀏覽
java基礎專欄今天介紹超詳細的JVM反射原理技術點總結哦。
反射定義
1，JAVA反射機制是在運行狀態中
#對於任意一個類，都能夠知道這個類別的所有屬性和方法；
對於任意一個對象，都能夠調用它的任意一個方法和屬性；
這種動態獲取的資訊以及動態呼叫物件的方法的功能稱為java語言的反射機制。
反射提供的功能：
- 在執行階段判斷任意一個物件所屬的類別
- 在執行時建構任意一個類別的物件
- 在執行時判斷任何一個類別所具有的成員變數和方法
- 在執行階段呼叫任何一個物件的方法
#（如果屬性是private，則正常情況下方是不允許外界操作屬性值，這裡可以用Field類別的setAccessible(true)方法，暫時開啟操作的權限）
反射的使用場景
- ##Java編碼時知道類別和物件的具體訊息，此時直接對類別和物件進行操作即可，無需反射
- 如果編碼時不知道類別或物件的具體訊息，此時應該使用反射來實現
Class.forName("com.my.reflectTest").newInstance()复制代码1. 反射取得類別實例Class.forName("xxx");# 先調用了java.lang.Class 的靜態方法，取得類別資訊！ 注意：forName()反射獲取類別信息，並沒有將實作留給了java,而是交給了jvm去加載！ 主要是先取得 ClassLoader, 然後呼叫 native 方法，取得信息，載入類別則是回呼 入參ClassLoader 進類別載入！ @CallerSensitive
public static Class<?> forName(String className)
throws ClassNotFoundException {
// 先通过反射，获取调用进来的类信息，从而获取当前的 classLoader
Class<?> caller = Reflection.getCallerClass();
// 调用native方法进行获取class信息
return forName0(className, true, ClassLoader.getClassLoader(caller), caller);
}复制代码2. java.lang.ClassLoader-----loadClass()// java.lang.ClassLoader
protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
throws ClassNotFoundException
{
// 先获取锁
synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
// First, check if the class has already been loaded
// 如果已经加载了的话，就不用再加载了
Class<?> c = findLoadedClass(name);
if (c == null) {
long t0 = System.nanoTime();
try {
// 双亲委托加载
if (parent != null) {
c = parent.loadClass(name, false);
} else {
c = findBootstrapClassOrNull(name);
}
} catch (ClassNotFoundException e) {
// ClassNotFoundException thrown if class not found
// from the non-null parent class loader
}
// 父类没有加载到时，再自己加载
if (c == null) {
// If still not found, then invoke findClass in order
// to find the class.
long t1 = System.nanoTime();
c = findClass(name);
// this is the defining class loader; record the stats
sun.misc.PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1 - t0);
sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);
sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment();
}
}
if (resolve) {
resolveClass(c);
}
return c;
}
}
protected Object getClassLoadingLock(String className) {
Object lock = this;
if (parallelLockMap != null) {
// 使用 ConcurrentHashMap来保存锁
Object newLock = new Object();
lock = parallelLockMap.putIfAbsent(className, newLock);
if (lock == null) {
lock = newLock;
}
}
return lock;
}
protected final Class<?> findLoadedClass(String name) {
if (!checkName(name))
return null;
return findLoadedClass0(name);
}复制代码
3. newInstance() newInstance() 其实相当于调用类的无参构造函数,主要做了三件事复制代码
- #權限偵測，如果不透過直接拋出例外；
- 尋找無參構器，並將其快取起來； ##呼叫特定方法的無參建構方法，產生實例並回傳；
-
// 首先肯定是 Class.newInstance @CallerSensitive public T newInstance() throws InstantiationException, IllegalAccessException { if (System.getSecurityManager() != null) { checkMemberAccess(Member.PUBLIC, Reflection.getCallerClass(), false); } // NOTE: the following code may not be strictly correct under // the current Java memory model. // Constructor lookup // newInstance() 其实相当于调用类的无参构造函数，所以，首先要找到其无参构造器 if (cachedConstructor == null) { if (this == Class.class) { // 不允许调用 Class 的 newInstance() 方法 throw new IllegalAccessException( "Can not call newInstance() on the Class for java.lang.Class" ); } try { // 获取无参构造器 Class<?>[] empty = {}; final Constructor<T> c = getConstructor0(empty, Member.DECLARED); // Disable accessibility checks on the constructor // since we have to do the security check here anyway // (the stack depth is wrong for the Constructor's // security check to work) java.security.AccessController.doPrivileged( new java.security.PrivilegedAction<Void>() { public Void run() { c.setAccessible(true); return null; } }); cachedConstructor = c; } catch (NoSuchMethodException e) { throw (InstantiationException) new InstantiationException(getName()).initCause(e); } } Constructor<T> tmpConstructor = cachedConstructor; // Security check (same as in java.lang.reflect.Constructor) int modifiers = tmpConstructor.getModifiers(); if (!Reflection.quickCheckMemberAccess(this, modifiers)) { Class<?> caller = Reflection.getCallerClass(); if (newInstanceCallerCache != caller) { Reflection.ensureMemberAccess(caller, this, null, modifiers); newInstanceCallerCache = caller; } } // Run constructor try { // 调用无参构造器 return tmpConstructor.newInstance((Object[])null); } catch (InvocationTargetException e) { Unsafe.getUnsafe().throwException(e.getTargetException()); // Not reached return null; } }复制代码4. getConstructor0() 為取得符合的建構子器；分三步驟：
1. 先取得所有的constructors, 然後透過進行參數類型比較； 2. 找到匹配後，透過 ReflectionFactory copy一份constructor返回； 3. 否則拋出 NoSuchMethodException;
private Constructor<T> getConstructor0(Class<?>[] parameterTypes,
int which) throws NoSuchMethodException
{
// 获取所有构造器
Constructor<T>[] constructors = privateGetDeclaredConstructors((which == Member.PUBLIC));
for (Constructor<T> constructor : constructors) {
if (arrayContentsEq(parameterTypes,
constructor.getParameterTypes())) {
return getReflectionFactory().copyConstructor(constructor);
}
}
throw new NoSuchMethodException(getName() + ".<init>" + argumentTypesToString(parameterTypes));
}复制代码5. privateGetDeclaredConstructors(), 取得所有的建構器主要步驟;
1. 先嘗試從快取中取得； 2. 如果快取沒有，則從jvm中重新獲取，並存入緩存，快取使用軟引用進行保存，保證記憶體可用；
// 获取当前类所有的构造方法，通过jvm或者缓存
// Returns an array of "root" constructors. These Constructor
// objects must NOT be propagated to the outside world, but must
// instead be copied via ReflectionFactory.copyConstructor.
private Constructor<T>[] privateGetDeclaredConstructors(boolean publicOnly) {
checkInitted();
Constructor<T>[] res;
// 调用 reflectionData(), 获取保存的信息，使用软引用保存，从而使内存不够可以回收
ReflectionData<T> rd = reflectionData();
if (rd != null) {
res = publicOnly ? rd.publicConstructors : rd.declaredConstructors;
// 存在缓存，则直接返回
if (res != null) return res;
}
// No cached value available; request value from VM
if (isInterface()) {
@SuppressWarnings("unchecked")
Constructor<T>[] temporaryRes = (Constructor<T>[]) new Constructor<?>[0];
res = temporaryRes;
} else {
// 使用native方法从jvm获取构造器
res = getDeclaredConstructors0(publicOnly);
}
if (rd != null) {
// 最后，将从jvm中读取的内容，存入缓存
if (publicOnly) {
rd.publicConstructors = res;
} else {
rd.declaredConstructors = res;
}
}
return res;
}
// Lazily create and cache ReflectionData
private ReflectionData<T> reflectionData() {
SoftReference<ReflectionData<T>> reflectionData = this.reflectionData;
int classRedefinedCount = this.classRedefinedCount;
ReflectionData<T> rd;
if (useCaches &&
reflectionData != null &&
(rd = reflectionData.get()) != null &&
rd.redefinedCount == classRedefinedCount) {
return rd;
}
// else no SoftReference or cleared SoftReference or stale ReflectionData
// -> create and replace new instance
return newReflectionData(reflectionData, classRedefinedCount);
}
// 新创建缓存，保存反射信息
private ReflectionData<T> newReflectionData(SoftReference<ReflectionData<T>> oldReflectionData,
int classRedefinedCount) {
if (!useCaches) return null;
// 使用cas保证更新的线程安全性，所以反射是保证线程安全的
while (true) {
ReflectionData<T> rd = new ReflectionData<>(classRedefinedCount);
// try to CAS it...
if (Atomic.casReflectionData(this, oldReflectionData, new SoftReference<>(rd))) {
return rd;
}
// 先使用CAS更新，如果更新成功，则立即返回，否则测查当前已被其他线程更新的情况，如果和自己想要更新的状态一致，则也算是成功了
oldReflectionData = this.reflectionData;
classRedefinedCount = this.classRedefinedCount;
if (oldReflectionData != null &&
(rd = oldReflectionData.get()) != null &&
rd.redefinedCount == classRedefinedCount) {
return rd;
}
}
}复制代码另外，使用relactionData() 進行快取保存；ReflectionData 的資料結構如下！
// reflection data that might get invalidated when JVM TI RedefineClasses() is called
private static class ReflectionData<T> {
volatile Field[] declaredFields;
volatile Field[] publicFields;
volatile Method[] declaredMethods;
volatile Method[] publicMethods;
volatile Constructor<T>[] declaredConstructors;
volatile Constructor<T>[] publicConstructors;
// Intermediate results for getFields and getMethods
volatile Field[] declaredPublicFields;
volatile Method[] declaredPublicMethods;
volatile Class<?>[] interfaces;
// Value of classRedefinedCount when we created this ReflectionData instance
final int redefinedCount;
ReflectionData(int redefinedCount) {
this.redefinedCount = redefinedCount;
}
}复制代码6.透過上面，取得到 Constructor 了！接下來就只要呼叫其對應建構器的 newInstance()，也就是回傳實例了！
// return tmpConstructor.newInstance((Object[])null);
// java.lang.reflect.Constructor
@CallerSensitive
public T newInstance(Object ... initargs)
throws InstantiationException, IllegalAccessException,
IllegalArgumentException, InvocationTargetException
{
if (!override) {
if (!Reflection.quickCheckMemberAccess(clazz, modifiers)) {
Class<?> caller = Reflection.getCallerClass();
checkAccess(caller, clazz, null, modifiers);
}
}
if ((clazz.getModifiers() & Modifier.ENUM) != 0)
throw new IllegalArgumentException("Cannot reflectively create enum objects");
ConstructorAccessor ca = constructorAccessor; // read volatile
if (ca == null) {
ca = acquireConstructorAccessor();
}
@SuppressWarnings("unchecked")
T inst = (T) ca.newInstance(initargs);
return inst;
}
// sun.reflect.DelegatingConstructorAccessorImpl
public Object newInstance(Object[] args)
throws InstantiationException,
IllegalArgumentException,
InvocationTargetException
{
return delegate.newInstance(args);
}
// sun.reflect.NativeConstructorAccessorImpl
public Object newInstance(Object[] args)
throws InstantiationException,
IllegalArgumentException,
InvocationTargetException
{
// We can't inflate a constructor belonging to a vm-anonymous class
// because that kind of class can't be referred to by name, hence can't
// be found from the generated bytecode.
if (++numInvocations > ReflectionFactory.inflationThreshold()
&& !ReflectUtil.isVMAnonymousClass(c.getDeclaringClass())) {
ConstructorAccessorImpl acc = (ConstructorAccessorImpl)
new MethodAccessorGenerator().
generateConstructor(c.getDeclaringClass(),
c.getParameterTypes(),
c.getExceptionTypes(),
c.getModifiers());
parent.setDelegate(acc);
}
// 调用native方法，进行调用 constructor
return newInstance0(c, args);
}复制代码傳回建構器的實例後，可以根據外部進行進行型別轉換，從而使用介面或方法進行呼叫實例功能了。
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